KR19980042256A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 소비 전력을 증대시키지 않고 응답 속도를 고속화할 수 있는 것과 함께, 중간조표시 일때의 응답 속도의 향상과, 광시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은, 한 쌍의 투명 기판 사이에 액정층42가 배설되고, 상기 한 쪽 기판41 위의 액정층측에 대응되는 복수의 선상 전극53, 54가 서로 간격을 두고 대향 배설되고, 상기 선상 전극의 근방에 상기 대응되는 복수의 선상 전극 사이에 전압을 인가하여 액정에 횡전계를 인가하기 위한 스위칭 소자 T가 설치되고, 상기 대응되는 복수의 선상 전극 중 한쪽의 커먼 전극으로 다른 쪽이 화소 전극으로 되는 것과 함께, 상기 커먼 전극과 화소 전극의 적어도 한쪽의 적어도 일부가 다른쪽의 전극에 대하여 비평행으로 형성되고 커먼전극과 화소 전극 사이에 협간격부66이 형성되어 이루어진다.

Description

액정 표시 장치

도1은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제1 예의 전극 배치 구조를 표시한 도이다.

도2는 제1 예의 단면 구조를 나타내는 도이다.

도3(a)은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제2 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이고,

도3(b)은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제3 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이고,

도3(c)은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제4 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이고,

도3(d)은 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제5 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이다.

도4(a)는 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제6 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이고,

도4(b)는 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 제7 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이고,

도4(c)는 비교예의 액정 표시 장치의 한 예의 전극 배치 구조를 나타내는 도이다.

도5는 실시예와 비교예의 액정 표시 장치에서 얻어진 인가 전압과 응답 속도의 관계를 나타내는 평면도이다.

도6은 광의 강도와 플리커의 관계를 나타낸 도이다.

도7은 TN 모드의 액정 표시 장치의 일반적인 시야각 의존성을 나타내는 도이다.

도8은 앞서 특허 출원한 명세서에 기재된 선상 전극을 구비한 기판의 평면도이다.

도9는 선상 전극에 전압을 인가한 경우의 액정 분자의 배향 상태를 나타내는 단면도이다.

도10(a)은 앞서 특허 출원한 명세서에 기재된 암상태의 액정 배열을 나타내는 도이고,

도10(b)은 도10(a)의 측면도이다.

도11(a)은 앞서 특허 출원한 명세서에 기재된 명상태의 액정 배열을 나타내는 도이고, 도11(b)은 도11(a)의 측면도이다.

도12는 액정 표시 소자의 단면 구조의 한 예를 나타내는 도이다.

도13은 도12에 나타낸 구조의 선상 전극의 배치 예를 나타내는 평면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

40,41:기판42:액정층

43,44:편광판45:액정셀

50:게이트 배선51:신호 배선

53,70:선상 전극(커먼 전극)54,74,79,81,85,90,95:선상 전극(화소 전극)

56:커먼 배선57:접속부

61:반도체층62:소스 전극

63:드레인 전극65:용량 전극부

66:협간격부

본 발명은, 각종 화상 등을 표시하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 응답 속도가 빠르고, 투과율이 높은 것에 관한 것이다.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

액정 표시 장치는, 경량화, 소형화, 박형화가 가능한 표시 장치로써 널리 사용되고 있으며, 그 중에서도 트위스티드 네마틱 모드(TN 모드)의 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 적으며, 콘트라스트가 높고, 고화질화가 가능한 표시 장치로써 널리 알려져 있다.

이 종류의 일반적인 TN 모드의 액정 표시 소자는, 편광판과 투명한 전극과 배향막을 구비한 두 장의 유리 기한을 서로의 배향막의 배향 방향이 90°틀리도록 간격을 두고 대향 배치하고, 그 사이에 네마틱 액정을 90°트위스트하여 배열할 수 있도록 설치하여 구성되어 있다.

그런데, 최근, 이 종류의 TN 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 그 시야각 의존성이 문제가 되고 있다. 도7은 TN 모드의 액정 표시 소자의 일반적인 시야각 의존성을 나타낸 것으로,도에서 각도 50°는 법선 방향으로부터의 기울기를 나타내고 있고, 도7의 사선 부분이 콘트라스트(CR) 10 이상의 범위를 나타내고 있다. 도7에 의하면, TN 모드의 액정 표시 소자는, 좌우 방향으로부터의 시인성은 양호하지만, 상하 방향, 특히 상방향으로부터의 시인성을 상당히 나쁘다는 것이 명확하다.

여기서 본 출원인은 우선, 이같은 문제점을 해결할 수 있는 구조의 액정 표시 소자를 특원평7-306276호 명세서에 의하여 특허 출원하였다.

이들 특허 출원에 관한 기술에 의하면, 액정을 개재한 상하 양측의 기판에 각각 액정 구동용의 전극을 설치하는 것이 아니라, 도8에 나타낸 하방의 기판11에만 다른2종의 선상 전극12…, 13…을 서로 이간시켜 설치하고, 도9에 나타낸 것과 같이 상방의 기판10에 전극을 설치하지 않는 구성으로 하고, 전압의 인가에 의해, 양 선상 전극12, 13 사이에 발생한 횡전계의 방향에 따라 액정 분자36…을 배향시킬 수 있도록 되어 있다.

더욱 상세하게는, 선상 전극12…끼리를 기선부14에서 접속하여 빗살 무늬 모양16을 구성하고, 선상 전극13…끼리를 기선부15에서 접속하여 빗살무의 모양 전극17을 구성하고, 양 빗살 무늬 모양 전극16, 17의 선상 전극12, 13을 교호로 인접시켜 접촉하지 않도록 맞물리는 상태로 배치하고, 기선부14, 15에 전원18과 스위칭 소자19를 접속하여 구성된다. 또, 도10(a)에 나타낸 것과 같이 위의 기판10의 액정측면에 배향막을 형성하여 거기에는 β방향에 액정 분자36을 배열하도록 배향 처리가 행하여지고, 아래 기판11의 액정측 면에 배향막을 형성하여 거기에는 상기 β방향과 평행한 γ방향에 액정 분자36을 배열하도록 배향 처리가 행하여지고, 기판10에는 도10(a)의 β방향에 편광 방향을 갖는 편광판이, 기판11에는 α방향에 편광 방향을 갖는 편광판이 각각 적층되어 있다.

이상과 같은 구성에 의하면, 선상 전극12, 13 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자36…은, 도10(a), (b)에 나타낸 것과 같이 일률적으로 같은 방향으로 호모지니어스 배향한다. 그리고, 이 상태로 아래의 기판11을 통과한 광선은, 편광판에 의해 α 방향으로 편광되어, 액정 분자36의 층을 그대로 투과하고, 위의 기판10의 다른 편광 방향 β의 편광판에 도달하므로, 그 편광판에서 차단되고, 광선은 액정 표시 소자를 투과하지 않으므로, 액정 표시 소자는 어두운 상태로 된다.

다음으로, 선상 전극12, 13 사이에 전압을 인가하면, 액정 분자중, 아래의 기판11에 접근한 액정 분자36일수록 그 배향 방향이 선상 전극12의 길이 방향에 대하여 수직으로 변환된다. 즉, 선상 전극12, 13이 발생시키는 횡전계에 의해 그들의 길이 방향에 대하여 수직인 방향의 전기력선이 발생하고, 아래의 기판11에 형성되었던 배향막에 의해 γ방향으로 길이 방향으로 향하여 배향되어 있던 액정 분자36이, 배향막의 규제력보다도 강한 전계의 규제력에 의해 γ방향과는 수직인 α방향으로 배향 방향이 변환된다.따라서, 선상 전극12, 13사이에 전압이 인가되면, 도11(a), (b)에 나타낸 것과 같이 90° 트위스트 배향이 이루어진다. 이 상태에서는, 아래 기판11을 투과하고, α방향으로 편광한 편광 광선을, 트위스트한 액정36…에 의해 그 편광 방향이 변환되고, α방햐과는 다른 β방향의 편광판이 설치된 위의 기판10을 투과할 수 있도록 되고, 액정 표시 소자는 밝은 상태로 된다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

상기 구조의 선상 전극12, 13을 구비한 액정 표시 장치의 구조를 실제의 액티브 매트릭스 액정 구동 회로에 적용한 경우에 상정되는 구조를 도12와 도13에 나타내었다.

도12와 도13에 나타낸 구조에 있어서, 유리 기판 등의 투명 기판20 위에 금속 전극으로 된 게이트 전극21과 제1의 선상 전극22, 22가 이간하여 평행으로 형성되고, 이들을 덮는 게이트 절연막24가 형성되고, 게이트 전극21 위의 게이트 절연막24 위에 반도체막26을 좌우 양측으로부터 끼도록 소스 전극27과 드레인 전극28이 설치되고, 상기 제1의 선상 전극22, 22 사이의 상방의 게이트 절연막24 위에 금속 전극으로 된 제2의 선상 전극29가 설치된다. 또, 도12에 나타낸 구조의 평면 구조를 도13에 나타내었지만, 매트릭스 모양으로 짜여진 게이트 배선30…과 신호 배선31…이 투명 기판20 위에 형성되어 있고, 게이트 배선30과 신호 배선31과로 둘러싸인 각 영역의 구석 부분에 게이트 배선30으로부터 인출하여 게이트 전극21이 형성되고, 상기의 드레인 전극28에 기선부33을 개재시켜 제2의 선상 게이트29가 접속되고, 이 제2의 선상 전극29의 양측을 끼우듯이 상기 제1의 선상 전극22, 22가 평면 배치되고, 제1의 선상 전극22, 22가 각각 기선부34에서 접속되는 것과 함께, 기선부33과 기선부34는 도12에 나타낸 게이트 절연막24를 사이에 두고 상하로 중첩되고, 이 부분에서 용량을 확보할 수 있도록 구성되었다.

상기 예의 구조에 있어서는, 도12와 도13의 화살표 a로 나타낸 방향으로 전기력선을 형성하도록 횡전계가 작용하므로, 이 횡전계에 따라 액정 분자36…은 도12에 나타낸 것과 같이 배향된다.

그러나, 이 예의 액정 표시 장치의 구조에 있어서는, 시야각이 매우 넓다는 장점을 가지고 있지만, 개구율이 작은 동시에 응답 속도가 느리다는 문제점을 가지고 있었다. 여기서, 상기 개구율이 작은 문제는 액정 표시 장치에 구비된 빽라이트의 밝기를 조절하는 것으로 보충할 수 있고, 응답 속도가 느린 문제는 액정의 응답 속도가 전계 강도에 의존하고, 전계가 강할 수록 빠른 성질을 이용하여 인가 전압을 크게 함으로써 대응할 수 있다.

그러나, 이들의 개선책은, 모두 소비 전력을 희생하는 것이 전체로 되어 있기 때문에, 액정 표시 자이를 저소비 전력화 할 수 없는 문제가 있다. 또, 다른 대책으로써 전계 강도를 크게하여 응답 속도를 개선하기 위하여, 선상 전극22, 29, 22의 전극간 거리를 작게 하는 방법이 있지만, 이것으로는 전극의 수가 늘고, 전극의 폭이 배선 가공 기술의 레벨에 제약되어 일정값 이하로는 할 수 없기 때문에, 개구율이 감소한다. 따라서 이 방법에 의해서도 개구율의 저하를 보충하기 위해 빽라이트를 보다 밝게 할 필요가 생겨 저소비 전력화 할 수 없는 문제가 있다. 더욱이, 인간 공학적으로 고찰해보면, 인간의 눈은, 액정 표시에 있어서 중간조 및 명표시의 경우에 응답 속도가 늦다는 것을 인식하기 쉬운 경향이 있으므로, 중간조 및 명표시의 경우 액정의 고속 응답이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소비 전력을 증대시키지 않고 응답 속도를 고속화 할 수 있는 것과 함께, 중간조 및 명표시일 때 응답 속도가 향상하는 것과 동시에, 광시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위하여, 한 쌍의 기판 사이에 액정층이 배설되고, 상기 한쪽의 기판 위에 액정층측에 대응되는 복수의 선상 전극이 서로 간격을 두고 대향 배치되고, 상기 선상 전극의 근방에 상기 대응되는 복수의 선상 전극 사이에 전압을 인가하여 액정에 횡전게를 인가하기 위한 스위칭 소자가 설치되고, 상기 대응되는 복수의 선상 전극중 한쪽이 커먼 전극으로, 다른쪽이 화소 전극으로 되는 것과 함께, 상기 커먼 전극과 화소 전극의 적어도 한쪽의 적어도 일부가 다른쪽의 전극에 대하여 비평행으로 형성되어 커먼 전극과 화소 전극의 사이에 협간격부가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

커먼 전극과 화소 전극의 적어도 한쪽의 적어도 일부가 다른 전극과 비평행으로 형성되므로써 커먼 전극과 화소 전극 사이에 협간격부가 형성되고, 이 협간격부에 있어서는 대응되는 전극이 접근하여 있으므로 액정을 구동하기 위한 전계가 강해지고, 이 협간격부에 있어서 다른 여역보다도 빨리 액정이 배향을 시작하여 응답 속도가 향상되는 것과 함께, 특히 응답 속도상의 문제가 되기 쉬운 중간조 및 명표시, 즉 인가 전압이 중 정도부터 대일때의 응답 속도가 향상한다. 더욱이, 횡전계에 의해 액정의 표시 비표시를 바꾸는 방식이므로, 시야각이 넓은 특징을 갖는다. 또, 상기의 구성에 있어서, 상기 한쪽의 기판 위의 액정층측에 매트릭스 모양으로 게이트 배선과 신호 배선이 형성되고, 게이트 배선과 신호 배선에 둘러싸인 영역의 각각에 커먼 전극과 전극이 배치되고, 게이트 배선과 신호 배선에 둘러싸인 영역의 각각에 스위칭 소자가 설치되고, 게이트 배선과 신호 배선에 둘러싸인 각 영역이 화소로 되어 이루어지는 구성이어도 된다. 게이트 배선과 신호 배선이 매트릭스 모양으로 형성되고, 이들에 둘러싸인 영역이 화소로 되어 각 화소마다 커먼 전극과 화소 전극이 설치되어 있으면, 액정 표시 장치로써의 문자나 그림 등의 도형 표시가 가능하게 되고, 시야각이 넓고, 응답 속도가 빠른 것을 얻을 수 있다.

협간격부를 형성하기 위한 선상 전극의 배치 형태는 여러 가지를 생각할 수 있고, 커먼 전극과 화소 전극이 각각 직선 모양으로 형성되고, 그들의 한쪽이 다른쪽에 대하여 경사져서 이루어지는 구조이어도 된다. 또, 커먼 전극과 화소 전극의 한쪽이 직선 모양으로 형성되고, 다른쪽이 비직선 모양으로 형성되는 것과 함께, 비직선 모양으로 형성된 전극이, 직선 모양의 전극에 평행하게 대향하는 부분과, 상기 직선 모양의 전극에 대하여 경사진 부분과를 구비하여 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조이어도 된다.더욱이, 커먼 전극과 화소 전극의 한쪽이 직선 모양으로 형성되고, 다른쪽이 비직선 모양으로 형성되는 것과 함께, 비직선 모양으로 형성된 전극이, 두군데 이상에서 절곡되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 구조이어도 된다. 이들중 어떤 구조에 의해서도 협간격부가 형성되므로, 협간격부에서의 액정의 응답 속도를 높일 수 있고, 이것에 의해 액정 전체의 응답 속도를 높일 수 있다.

본 발명은, 한 쌍의 기판의 외부 측에 각각 편광판이 배치되고, 한 쌍의 편광판의 편광 방향의 조합이, 커먼 전극과 화소 전극 사이에 대한 전압 인가시에 액정의 배향 제어를 행한 상태에서 명표시로 되고, 커먼 전극과 화소 전극 사이에 대한 전압의 무인가시에 액정의 배향 제어가 행해지지 않은 상태에서 암표시로 되는 표시 형태로 이루어지는 구조이어도 된다.

본 발명의 구조에서는, 밝을수록 응답 속도가 빨라지므로, 상기와 같은 표시 형태일 경우에, 전압인가에 의한 명표시일 때, 인간의 눈에 시각 되기 쉬운 명표시 상태에 있어서 고속 응답화 할 수 있도록 되어 있으므로, 종래 구조보다도 응답성의 부족에 의한 폐해가 생기기 어렵다. 또, 본 발명의 구조에서 어두운 표시에 있어서는 액정의 응답 속도가 늦어질 경우도 생길 수 있지만, 액정의 배향 제어를 행하지 않은 상태에 있어서 암표시라면, 인간의 눈으로 느끼기 어렵고, 표시 품질이 저하할 염려는 적다.

[발명의 구성 및 작용]

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 한 예에 대하여 설명한다.

도1과 도2는 본 발명에 관한 액정 표시 장치의 요부를 나타낸 것으로, 도2의 도면상에서 위의 기판40과 아래의 기판41이 서로의 사이에 소정의 간격(셀갭)을 두고 평행하게 대향 배치되고, 기판40, 41의 사이에 액정층42가 설치되는 것과 함께, 기판40, 41의 외면 측에 편광판43, 44가 배치되어 있다.

이들 기판40, 41은 유리 등의 기판으로 이루어지지만, 실제의 구성에 있어서는 기판40, 41의 주연부를 도에는 생략하였지만 봉합재로 둘러싸고, 기판40, 41과 봉합재에 의해 둘러싸인 공간에 액정을 수납하여 액정층42가 형성되어 있고, 기판40, 41과 액정층42와 편광43, 44와를 조합하는 것에 의해 액정셀45가 구성되어 있다.

이 예의 구조에 있어서는, 투명 기판41 위에 매트릭스 모양으로 복수의 게이트 배선50과 신호 배선51이 형성되고, 게이트 배선50과 신호 배선51과에 의해 둘러싸인 영역에 선상 전극(커먼 전극)53, 53과, 선상 전극(화소 전극)54가 배치되어 있다.

보다 상세하게는, 기판41 위에 복수의 게이트 배선50이 소정 간격을 두고 서로 평행하게 배열 형성되는 것과 함께, 기판41 위에 있어서 게이트 배선50을 따라 게이트 배선50과 동일 평면상에 커먼 배선56이 병설되고, 게이트 배선50과 신호 배선51에 의해 둘러싸인 각 영역에 커먼 배선56으로부터 직각으로 두 개의 선상 전극53, 53이 연설되고, 이들 두 개의 선상 전극53, 53의 선단부가, 인접하는 다른 게이트 배선50의 근방에 있어서 접속부57에 의해 연결되고, 커먼 배선56과 선상 전극53, 53과 접속부57에 의해 둘러싸인 영역이 화소58로 되어 있다. 또, 이 예에 있어서 상기 접속부57은 상기 커먼 배선56과 거의 같은 폭으로 형성되지만, 선상 전극53은 접속부57 보다도 가늘게 형성되고, 선상 전극54는 선상 전극53보다도 약간 가늘게 형성되어 있다. 그리고, 이들을 덮도록 기판41 위에 절연층58이 형성되고, 절연층58 위에 상기 각 게이트 배선50과 평면상에 직교하여 매트릭스 모양이 되도록 신호 배선51이 형성되고, 게이트 배선50에 있어서 신호 배선51과의 교차 부분의 근방 부분이 게이트 전극60으로 되고, 이 게이트 전극60위의 절연층58 위에, 반도체막61을 좌우 양측으로 끼운 상태의 소스 전극62와 드레인 전극63이 설치되어 박막 트랜지스터(스위칭 소자) T가 형성되어 있다.

상기 소스 배선62는 소스 배선51에 접속되는 것과 함께, 드레인 전극63은 상기 접속부57 위의 절연층58 위에 위치하도록 설치된 제1의 용량 전극부64에 접속되고, 이 제1의 용량 전극부64로부터 상기 선상 전극53에 대하여 비스듬한 방향으로 향하는 선상 전극54가 연설되고, 이 선상 전극54의 선단부측은, 커먼 배선56 위의 절연층58 위에 형성된 제2의 용량 전극부65에 접속되어 있고, 선상 전극54에 의해 화소58은 대략3각형의 영역으로 2분할되어 있다. 또, 선상 전극52, 53에 대하여 선상 전극54가 경사져 있는 것에 의해, 선상 전극53, 53과 선상 전극54가 접근하는 부분에 있어서 협간격부66이 형성되어 있다. 상기 용량 전극부63은, 그 하측에 설치되어 있는, 접속부57과 거의 같은 크기로 형성되며, 제2의 용량 전극부65는 제1의 용량 전극부64와 거의 같은 크기로 형성되어 있다.

또, 이 예에서 사용되는 선상 전극53, 54는, 차광성의 금속 전극 또는 투명 전극의 어느 것으로 형성되어 있어도 좋지만, 후술하는 노멀리 블랙 타입의 표시 형태를 채용할 경우는, ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 된 투명 전극이 바람직하다. 더욱이, 이 예의 액정 표시 장치에 있어서는, 아래의 기판41의 액정층42측과 위의 기판40의 액정층42측에 각각 도면에는 생략하였지만 배향막이 설치되고, 각 배향막에 대하여서는, 선상 전극53의 길이 방향과 거의 평행한 방향으로 배향 처리가 되어져 있다. 즉, 상기의 배향 처리에 의해, 기판40, 41 사이에 존재하는 액정층42의 액정 분자는, 전계가 작용하지 않은 상태에 있어서, 그들의 장축을 선상 전극53의 길이 방향에 평행하게 한 상태로 호모지니어스 배열되도록 되어 있다. 또, 이 예의 구조에 있어서 위의 편광판43의 편광축의 방향은, 선상 전극53의 길이 방향과 평행한 방향(도1의 화살표 E방향)으로 향하여지고, 아래의 편광판44의 편광축 방향은 선상 전극53의 길이 방향으로 직각인 방향(도1의 화살표 F방향)으로 향하여져 있다. 즉, 도2에 부호67로 나타낸 것은 블랙 마스크이고, 이 블랙 마스크67은, 표시에 기여하지 않는 박막 트랜지스터T의 부분과 게이트 배선50의 부분과 신호 배선51의 부분을 덮어 감추는 것이다. 도1, 도2에 나타낸 액정 표시 장치의 구조에 있어서는, 컬러 표시의 경우에 필요한 컬러 필터를 생략하고 기재하였지만, 컬러 표시를 행하는 구조로 할 경우에 기판40측에 컬러 필터를 배치하고, 대향하는 기판41측의 각 화소58마다에 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)의 각 색을 배치하는 구성으로 하는 것은 물론이다.

본 발명에 관한 상기의 구조에 있어서는, 스위칭 소자인 박막 트랜지스터T의 작동에 의해 선상 전극 53, 54, 53 사이에 전압의 인가 여부를 절환함으로써 표시 비표시를 바꿀 수 있다. 즉, 박막 트랜지스터T를 작동시켜 선상 전극 53, 54, 53 사이에 전압을 인가함으로써, 도2의 횡방향으로 전계를 인가할 수 있고, 이것에 의해 도11에 나타낸 경우와 마찬가지로 액정 분리를 상하의 기판 사이에서 90°트위스트한 상태(밝은 상태)로 할 수 있다. 또, 선상 전극53, 54, 53 사이에 전압을 인가하지 않은 상태로 하는 것에 의해, 액정 분자를 도10에 나타낸 경우와 마찬가지로 배향막의 배향 처리 방향(β방향과 γ방향)과 같은 방향으로 호모지니어스 배향시킨 상태(어두운 상태)로 할 수 있다. 따라서, 이상과 같이 액정 분자의 배향 제어를 행할 수 있고, 기판41의 하측에 설치한 빽라이트로부터의 광선을 도입하는 것에 의해, 이 빽라이트의 광선을 액정 분자의 배향 제어 상태에 의해 암상태와 명상태로 바꿀 수 있다. 이 예의 표시 형태는 액정 분자의 배향 제어를 행하지 않는 상태에 있어서 흑표시로 되고, 액정 분자의 배향 제어를 행한 상태에 있어서 명상태로 되기 때문에, 노멀리 블랙이라 불리어지는 표시 형태로 된다. 그리고 이 예의 구조에 있어서는, 선상 전국(커먼 전극) 53, 53과 선상 전극(화소 전극) 54와의 사이에 협간격부 66이 설치되어져 있으므로, 이 협간격부66에 있어서는 선상 전극53과 선상 전극54, 54가 발생시키는 전계가 강해지고, 액정을 높은 전압에서 강력하게 구동할 수 있는 결과로써 액정을 고속으로 응답시킬 수 있다. 따라서, 선상 전극 수를 늘리지 않고, 개구율을 저하시키지 않고 선상 전극53, 54, 54이 설치된 영역의 액정을 고속 응답시킬 수 있다. 또, 상기의 구조를 채용함으로써, 밝을 수록 응답 속도를 빨리 할 수 있다. 이것은, 인간은 어두운 것보다 밝을수록 응답 속도에 민감하므로, 상기 구조를 채용함으로써 인간이 인식하기 쉬운 중간조 표시 영역으로부터 밝은 표시 영역에 있어서 응답 속도를 빠르게 할 수 있다는 것을 의미한다.

더욱이, 선상 전극53, 54를 투명 전극막으로 구성하고, 노멀티 블랙 타입의 표시 형태로 하면, 선상 전극53, 54에 전압을 인가한 경우에 선상 전극53, 54 위의 액정 분자가 도 9에 나타낸 경우와 같이 일어서는 상태로 되지만, 이 부분도 어느 정도 빽라이트로부터의 광선을 통과시키는 명상태로 되므로, 선상 전극53, 54의 상방의 부분도 표시에 기여하는 것이 되고, 이것에 의해 액정 표시 소자로써의 개구율을 높일 수 있다. 또, 선상 전극53,54에 전압은 인가하지 않은 상태에 있어서 표시는 암상태로 되므로, 선상 전극53, 54 위의 액정의 상태는 특히 암상태 표시에 악영향을 미치지 않는다.

또, 제1 및 제2의 용량 전극부64, 65를 설치하고, 선상 전극54의 일부와, 이것에 절연층58을 개재시켜 대치하는 다른 극측의 선상 전극53의 일부의 커번 배선56과 접속부57을 오버랩시켜 설치하는 것으로, 양자간에 용량을 형성할 수 있고, 이 용량으로 액정 표시 장치에 생기는 기생 용량의 일부를 제거할 수 있고, 플리커, 화면이 뿌연 원인이 되는 인가 전압의 비대칭성이 작아지고, 표시 품위가 향상한다.

도 3(A)은 본 발명에 관한 선상 전극의 제2의 상태를 나타낸 것으로, 도3(A)에 나타낸 구조는, 직선 모양의 두 개의 선상 전극70, 70의 사이에, 삼각 파형의 선상 전극74를 설치한 예이고, 이 예의 선상 전극74는, 선상 전극 70보다도 짧게 세 개의 직선상의 전극선71, 72, 73을 삼각 파형에 접속하여 구성되어 있다. 또 전극선71은 제2의 용량 전극부65의 중앙부에 접속되고, 전극선73은 제1의 용량 전극부64의 중앙부에 접속되어 있고, 전극선71,72의 경계부와 그것에 인접한 한쪽의 선상 전극70과의 사이의 부분에 협간격부 75가 형성되고, 전극선72, 73의 경계부와 그것에 인접한 다른 선상 전극70과의 사이의 부분에 협간격부75가 형성되어 있다.

도3(B)에 나타낸 구조는, 직선 모양의 두 개의 선상 전극70, 70의 사이에, 선상 전극79를 설치한 예이고, 이 예의 선상 전극79는, 선상 전극70보다도 짧은 세 개의 직선 모양의 전극선76, 77, 78을 접속하여 구성되어 있다. 이 예에 있어서는, 전극선 76을 한쪽의 선상 전극 70에 가까운 부분에 평행하게 배치하고, 전극선 78을 다른쪽의 선상 전극70에 가까운 부분에 평행하게 배치하고, 전극선76의 단부와 전극선78의 단부를 그들에 대하여 경사진 전극선77에서 접속하여 선상 전극79가 형성되고, 전극선76과 한쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부80이, 전극선78과 다른쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부80이 각각 설치되어 있다.

도3(C)에 나타낸 구조는, 직선 모양의 두 개의 선상 전극70, 70의 사이에, 파형 또는 사인 커브형의 선상 전극81을 설치한 예이다. 이 예에 있어서는, 선상 전극 81의 일부를 한쪽의 선상 전극70에 접근시킨 부분에 협간격부82가, 전극선81의 일부를 다른쪽의 선상 전극70에 접근시킨 부분에 협간격부82가 각각 설치되어 있다.

도3(D)에 나타낸 구조는, 직선 모양의 두 개의 선상 전극70, 70의 사이에, 선상 전극85를 설치한 예이고, 이 예의 선상 전극85는, 선상 전극70 보다도 짧은 두 개의 직선 모양의 전극선86과 87과, 이들을 접속한 전극선88을 접속하여 구성되어 있다. 이 예에 있어서는, 전극선86을 한쪽의 선상 전극70에 가까운 부분에 평행으로 배치하고, 전극선87을 다른쪽의 선상 전극70에 가까운 부분에 평행하게 배치하고, 전극선86의 단부와 전극선88의 단부를 그들에 대하여 만곡하여 경사진 전극선88로 접속하여 선상 전극85가 형성되고, 전극선86과 한쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부89가, 전극선87과 다른쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부89가 각각 설치된 예이다.

도4(A)에 나타낸 구조는, 직선 모양의 두 개의 선상 전극70, 70 사이의 중앙부에, 선상 전극70 보다도 약간 짧게 선상 전극70과 평행한 직선 모양의 전극선90을 설치하고, 이 전극선90의 양단측에 짧은 직선 모양의 전극선91, 92를 설치하고, 전극선91을 한쪽의 선상 전극70측에 경사지게 하여 제2의 용량 전극부65에 접속하고, 전극선92을 다른쪽의 선상 전극70측에 경사시켜 제1의 용량 전극부64에 접속하여 이루어진다. 이 예에 있어서는, 경사진 전극선91과 한쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부93이, 경사진 전극선92와 다른쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부93이 각각 설치되어 있다.

도4(B)에 나타낸 장치는, 직선 모양의 두 개의 선상 전극70, 70 사이의 중앙부에, 선상 전극70 보다도 약간 짧게 선상 전극70과 평행한 직선상의 전극선95를 설치하고, 이 전극선95의 양단측에 짧은 원호 모양의 전극선96, 97을 설치하고, 전극선96을 한쪽의 선상 전극70측에 경사지게 하여 제2의 용량 전극부65에 접속하고, 전극선97을 다른쪽의 선상 전극70측에 경사지게 하여 제1의 용량 전극부64에 접속하여 이루어진다.이 예에 있어서는, 전극선96과 한쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부98이, 전극선97과 다른쪽의 선상 전극70과의 사이에 협간격부98이 각각 설치되어 있다.

도3(A)~(D) 또는 도4(A)~(B)에 나타낸 모든 구조에 있어서도 협간격부75, 80, 82 89, 93, 98이 설치되어 있으므로, 도1에 나타낸 구조와 같이 고속 응답성을 얻을 수 있다.

이상 설명한 예에 있어서는, 한쪽의 선상 전극(커먼 전극)을 직선 모양으로 두 개 형성하고, 다른 선상 전극(화소 전극)을 여러 가지의 형상으로 구성한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명에 있어서, 선상 전극(커먼 전극)을 비직선 모양으로 형성하고, 선상 전극(화소 전극)을 직선 모양으로 형성하여 협간격부를 형성하든지, 양쪽을 비직선 모양으로 형성하는 것에 의해 목적을 달성하는 구조를 채용할 수 있는 것은 물론이다.

[실시예]

투명한 유리 기판을 두장 사용하고, 이들 기판중 한쪽 기판 위에 도1에 나타난 선상 전극을 갖는 박막 트랜지스터 회로를 형성하고, 그 위에 배향막을 형성하고, 다른쪽의 기판 위에도 배향막을 형성하고, 각각의 배향막에 러빙 처리에 의해 액정 배향을 위한 배향 처리를 행하고, 두 장의 투명 기판을 갭 형성용의 비즈를 개재시켜 소정 간격으로 대향 배치한 상태로 기판 사이의 틈에 액정을 주입하고, 봉합재에 의해 접합하고, 기판의 외측에 편광판을 배치하여 액정셀의 조립하였다. 상기의 구조에 있어서 각각의 배향막에는, 선상 전극의 길이 방향과 직교하는 방향에 러빙롤을 마찰하여 부착하는 배향처리를 행하였다.

기판 사이의 갭을 45μm, 액정은 네마틱 액정을 사용하고, 도 1에 나타낸 게이트 배선과 신호 배선 선상 전극의 회에 있어서, 기판 위에 크롬으로 된 폭 10μm의 게이트 배선을 129μm 간격으로 형성하고, 또, 크롬으로 된 폭 16μm의 공통 전극을 형성하고, 공통 배선에 직각인 선상 전극의 폭을 6μm로 하였다. 이들의 위에 SiNx로 된 절연층을 형성하고, 그 위에 a-Si로 된 반도체층을 크롬으로 된 소스 전극과 크롬으로 된 드레인 전극으로 끼우게 한 구성의 박막 트랜지스터를 형성하였다. 또, 기판 위에 앞서 형성한 선상 전극에 대하여 8.2°의 각도로 경사진 크롬으로 된 폭 3μm의 선상 전극을 드레인 전극에 접속시켜 절연층 위에 형성하고, 더욱이 소스 전극에 접속시켜 크롬으로 된 폭 3μm의 소스 배선을 형성하였다. 이들의 위에 폴리이미드의 배향막을 형성하고, 배향처리를 행하였다. 또, 다른쪽 기판의 한 면에 폴리이미드의 배향막을 형성하고, 배향 처리를 행하였다.

이들의 기판은, 액정셀로써 조립되었을 때에 각 기판의 배향막의 배향 처리 방향이 평행이 되도록 맞붙이는 것과 함께, 각 기판의 외측에 설치되는 편광판의 편광축을 90°교차하도록 맞붙였다.

다음으로, 비교를 위해, 도 1에 나타낸 선상 전극 구조로 바꾸어 도4(C)에 나타낸 것과 같이 선상 전극70에 대하여 평행하게 선상 전극54'를 배치한 구조를 갖는 액정셀을 비교 액정셀로써 제작하였다. 즉, 도4(C)에 나타낸 구조를 비교 액정셀에 있어서 선상 전극54' 이외의 부분의 구성은 앞에서 설명한 구조의 액정셀과 동등하게 하였다.

얻어진 각 액정셀에 대하여, 광투과율이 최대로 될 때의 인가 전압을 V(100)으로 가정하는 것과 함께 이때의 투과율을 100%로 설정하고, 90%, 50%, 10%, 0%의 각각의 투과율로 되는 전압을 각각 V(90), V(50), V(10), V(0)으로 한 경우에, V(0)← →V(10)(투과율 0%과 10%의 사이의 응답 속도를 측정한 결과, 즉, 투과율 0%과 10%로 되도록 하는 전압을 바꾸어 가면서 인가하고, 응답 속도를 규정한 것을 의미한다.)와, V(0)← →V(50)(투과율 0%와 50%가 되도록 하는 전압을 바꾸어 가면서 인가하고, 응답 속도를 규정한 결과.)와, V(0)← →V(90)와, V(0)← →V(100)의 각각의 값을 측정한 결과를 도 5에 나타낸다. 또, 도 5에 있어서 종축은, 일어서는 시간(τ_r)과 눕는 시간(τ_d)의 합을 나타내고 있다.

도5에 나타낸 결과에서 분명히 알 수 있듯이, 표시로써 어두운 영역(V(0)← →V(10))에 대한 응답 속도는 비교예 구조보다 느려지지만, 중간조 영역(V(0)← →V(50)와 밝은 영역(V(0)← →V(90), V(0)← →V(100)에 대해서는 도4(C)에 나타낸 비교예 구조보다도 빨라진 것이 확실하다. 특히, 중간조 영역(V(0)← →V(50))에 있어서는 비교예 구조가 91msec인 것에 대해, 72msec까지 응답 시간을 단축할 수 있었다. 또, 전체적으로 밝을수록 응답 시간이 짧아지는 경향이 있다.

다음으로, 도 6은, 액정 표시 장치의 밝기와 CFF(Critical Flicker Frequency:점멸하고 있는 광을 인간이 보아 플리커(깜박거림)를 느끼는 최대의 주파수, 즉, CFF 이상의 주파수에서는 플리커를 느낄 수 없게 된다.)의 관계를 나타낸다. 도6을 보면, 밝을수록 CFF가 높아져 있다. 즉, 인간의 눈은 밝을수록 보다 빠른 휘도의 시간적 변화에 추종할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이같이 인간의 눈은, 밝을수록 보다 빠른 휘도의 시간적 변화에 민감하고, 어두울수록 둔감하게된다고 생각할 수 있다.

이상의 고찰에 근거하여 재차 도5에 나타낸 결과를 고찰하는데는, 이 실시예의 구조를 가지고, 노멀리 블랙 타입의 표시 형태에 있다면, 응답 속도는 밝을수록 빠르게 되는 경향을 가지고, 인간 광학적으로 보아도 비교 예에 비교하여 개선되어 있는 것이 명확하다. 즉, 평균적인 속도로써의 효과는 적어도, 인간의 눈에는 보다 효과적인 개선이 된다. 그러나, 표시 형태를 노멀리 화이트로 하면, 도 5에 나타낸 명암의 경향이 역으로 되기 때문에 비교예에 비하여 평균적인 속도가 개선되어도 인간의 눈에는 효과가 줄어든다.

또, 앞에서 설명한 예에 있어서는, 1화소당 두 개의 영역이 존재하도록 화소 전극을 설치하였지만, 1화소단 1~3 또는 그 이상 수의 영역에 분할하여도 되는 것은 물론이다. 또, 앞에서 기재한 예에 있어서는, 선상 전극54를 변형시켜 설치하고, 선상 전극53, 53을 직선 모양으로 하였지만, 이들 중의 어느 것의 한쪽을 비직선 모양으로 하고, 다른 것은 직선 모양으로, 양쪽을 비직선 모양으로써 구성하여도 되는 것은 물론이고, 요는, 대응되는 선상 전극 사이에 협간격부가 생기도록 선상 전극을 배치하면 된다.

[발명의 효과]

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 한 측의 기판에, 대응되는 선상 전극으로 된 커먼 전극과 화소 전극을 설치하고, 커먼 전극과 화소 전극의 적어도 한쪽의 적어도 일부를 다른 전극과 비평행으로 형성함으로써 커먼 전극과 화소 전극 사이에 협간격부를 형성할 수 있고, 이 협간격부에 있어서는 대응되는 전극이 다른 부분보다도 접근하여 있으므로 액정을 구동하기 위한 전위를 높게 할 수 있고, 이 협간격부에 있어서 다른 영역보다도 액정의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 특히 응답 속도상의 문제가 되기 쉬운 중간조표시, 즉, 인가 전압이 작을 때의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명에 있어서, 선상 전극의 수를 증가시키지 않고 표시를 고속 응답화 할 수 있으므로, 개구율을 저하시키지 않고 고속 응답화가 가능하게 된다. 또, 한 측의 기판에, 대응되는 선상 전극으로 된 커먼 전극과 화소 전극을 설치하고, 액정에 횡전계를 인가하여 액정의 배향 제어를 행하고, 액정은 기판과 평행한 상태로 호모지니어스 배향하든지 액정을 한 쌍의 기판 사이에서 트위스트되도록 배향시키므로, 액정 분자의 장축을 항상 기판과 평행한 방향으로 향하게 한 상태에서 액정 분자의 선회에 의해 명상태와 암상태를 바꾸므로, 액정의 장축을 세우지 않게 되고, 따라서, 높은 시야각 특성을 갖는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

더욱이, 게이트 배선과 신호 배선이 매트릭스 모양으로 형성되고, 이들에 둘러싸인 영역이 화소로되어 각 화소 마다에 커먼 전극과 화소 전극이 설치되어 있으면, 액정 표시 장치로써 문자나 그림 등의 도형 표시가 가능하게 되고, 시야각이 넓고, 응답 속도가 높은 것을 얻을 수 있다.

상기의 고속 응답성을 실현하기 위해서는, 커먼 전극과 화소 전극 사이에 협간격부를 설치할 필요가 있으므로, 한쪽의 선상 전극인 커먼 전극과 다른쪽의 선상 전극인 화소 전극의 적어도 한쪽을 두곳 이상에서 구부린 구조, 한쪽의 선상 전극에서 어느 한 커먼 전극과 다른쪽의 선상 전극인 화소 전극의 적어도 한쪽을 직선부와 곡선부로 구성한 구조의 어느 것이라도 본원 발명의 구조는 실현 가능하다.

다음으로, 본원 발명에 있어서는, 한 쌍의 편광판의 편광 방향의 조합이, 커먼 전극과 화소 전극 사이에 대한 전압 인가시에 액정의 배향 제어를 행한 상태에서 백표시로 되고, 커먼 전극과 화소 전극 사이에 대한 전압의 무인가시에 액정의 배향 제어가 행해지지 않은 상태에서 흑표시로 되는 표시 형태로 하는 것에 의해, 밝을수록 고속 응답화 할 수 있으므로, 밝아질수록 응답 속도에 민감한 인간의 시각에 대응시켜 고속 응답화 할 수 있고, 움직임이 자연스러운 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 한 쌍의 기판 사이에 액정층이 배설되고, 상기 한쪽의 기판 위의 액정층측에 대응되는 복수의 선상 전극이 서로 간격을 두고 대향 배치되고, 상기 선상 전극의 근방에 상기 대응되는 복수의 선상 전극 사이에 전압을 인가하여 액정에 횡전계를 인가하기 위한 스위칭 소자가 설치되고, 상기 대응되는 복수의 선상 전극중 한쪽이 커먼 전극으로 다른쪽의 화소 전극으로 되는 것과 함께, 상기 커먼 전극과 화소 전극의 적어도 한쪽의 적어도 일부가 다른쪽의 전극에 대하여 비평행으로 형성되어 커먼 전극과 화소 전극 사이에 협간격부가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 한쪽 기판 위의 액정층측에 매트릭스 모양으로 게이트 배선과 신호 배선이 형성되고, 상기 게이트 배선과 상기 신호 배선에 둘러싸인 영역의 각각에 상기 커먼 전극과 화소 전극이 배치되고, 상기 게이트 배선과 상기 신호 배선에 둘러싸인 영역의 각각에 상기 스위칭 소자가 설치되고, 상기 게이트 배선과 상기 신호 배선에 둘러싸인 각 영역이 화소로 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제1항에 있어서, 커먼 전극과 화소 전극이 각각 직선 모양으로 형성되고, 커먼 전극과 화소 전극중, 적어도 하나가 다른쪽에 대하여 경사져서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제1항에 있어서, 커먼 전극과 화소 전극의 한쪽이 직선 모양으로 형성되고, 다른쪽이 비직선 모양으로 형성되는 것과 함께, 비직선 모양으로 형성된 전극이, 상기 직선 모양의 전극에 평행하게 대향하는 부분과, 상기 직선 모양의 전극에 대하여 경사진 부분과를 구비하여 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 제1항에 있어서, 커먼 전극과 화소 전극의 한쪽의 직선 모양으로 형성되고, 다른쪽이 비직선 모양으로 형성되는 것과 함께, 비직선 모양으로 형성된 전극이, 두군데 이상에서 접어 절곡되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 제1항에 있어서, 한 쌍의 기판의 외부 측에 각각 편광판이 배치되고, 이들 한쌍의 편광판의 편광 방향의 조합이, 상기 커먼 전극과 화소 전극 사이에 대한 전압 인가시에 명표시로 되고, 상기 커먼 전극과 화소 전극 사이에 대한 전압의 무인가시에 암표시로 되는 표시 형태로 되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.